CC BY
27
Науковий вкпик НДТУ Украши. - 2013. - Вип. 23.18
5. ШФОРМАЩЙШ ТЕХНОЛОГИ ГАЛУЗ1
УДК 004.942 Проф. В.М. Теслюкд-р техн. наук; викл. В.В. Береговський2;
доц. П.Ю. Денисюк1, канд. техн. наук; студ. Т.В. Теслюк1
РОЗРОБЛЕННЯ СТРУКТУРИ ТА МОДЕЛ1 ПЩСИСТЕМИ ЗАПОБ1ГАННЯ ТЕХН1ЧНИМ АВАР1ЯМ ДЛЯ СИСТЕМИ 1НТЕЛЕКТУАЛЬНОГО БУДИНКУ
Розроблено структуру шдсистеми запобiгання техшчним аварiям для системи ште-лектуального будинку за допомогою нейроконтролера. У процес розроблення побудова-но модель шдсистеми на основi кольорових мереж Петр^ Наведено результати роботи -граф досяжност та описало основш сценарн роботи пiдсистеми запоб^ання техшчним аваршм.
Ключовi слова: мережа Петр^ нейроконтролер, штелектуальний будинок.
Вступ. Сучасш вимоги та потреби населения до власного помешкання зу-мовили розвиток технДчних засобДв, що призвело до появи технологш штелекту-ального будинку [1-3]. Сучасна система штелектуального будинку охоплюе такi пiдсистеми: освiтлення, клшат-конгролю, захисту, пiдсистема запобiгання технДч-ним аварiям та iн. [4-6]. Залежно вiд потреб споживачДв та особливостей оточу-ючого середовища можливi рДзн варiанти реалiзацií зазначених вище пДдсистем. Така система мiстить мiкроелектричнi техшчш засоби для збирання, опрацювання та впливу на оточуюче середовище (комп'ютери, мДкроконтролери, давачi, актю-атори, камери тощо). Забезпечення саме iителектуальних рис створюеться за допомогою вщповщного програмного забезпечення. З кожним роком рДвень штелекту-алiзацií таких систем постДйно зростае. Тому застосування та розроблення нейро-контролерш для реалДзацл системи iнтелектуального будинку е актуальним та своечасним завданням.
1. Розроблення структури пщсистеми запоб1гання техшчним авар1ям 1нтелектуального будинку. 1нтелектуальний будинок е складною системою, яка контролюе рiзноманiтнi процеси всередиш будинку, такi як: клiмат, освилення, захист та iншi. КрДм того, у функцц системи входить забезпечення цшсностД та захисту будинку. Сучасш вимоги до Днтелектуального будинку полягають в такому: вмiти визначати небезпечнi ситуацií, сприяти вирiшению конфлДктних ситуаций, захист будiвлi загалом, Днтелектуальне оброблення даних. Метою ще! роботи е розроблення та дослДдження шдсистеми запобДгання технiчним аварiям в штелек-туальному будинку.
Для прикладу, розглянемо одну з складових - кухню iнтелектуального будинку. Для шших складових буддвлД, можна використати подабш технiчнi рДшення, або навiть простДшД. Зазвичай, кухня мае водо- та газопостачання, тому одними Дз основних проблем е людський фактор та проблеми Дз постачанням. Виходячи з можливих варДанпв, можуть виникнути такД небезпечш ситуацл:
1 НУ " Львгвська полггехнка";
2 1вано-Франк1вський НТУ нафти 1 газу, коледж електронних прилад1в
5. !нформацшш технологи галузi
241
• пожежа внаслщок необережного поводження з вогнем, або неконтрольований ви-тiк газу;
• задимлення кухш, спричинене в наслщок пожежi або необережного поводження з вогнем, залишення посуду над вогнем без нагляду тощо;
• випк газу, спричинений неповним закриванням крану або проривання труб тран-спортування газу;
• протшання води, зумовлене проблемами iз комунiкацiями, забивання стоку води тощо.
Програмна система iнтелектуального будинку мае зрозумiти, коли настала небезпека i мати сценарий дiй у кожнш iз зазначених ситуацш. Для цього в кухнi розмiщено давачг давач вогню; давач диму та газу; давач протшання води. В по-дальшому розвитку та вдосконаленш пiдсистеми можна додати й iншi вили давачiв.
Для виршення зазначених вище проблем пiдсистема запобiгання техшч-ним авар1ям (ЗТА) може керувати такими пристроями: електричний ключ перек-ривання газу; електричний ключ перекривання водопостачання; протипожежна система; витяжка та ш. О^м того, у разi виникнення одше'* iз небезпечних ситу-ацiй подсистема мае подати сигнал користувачу. Для цього можна запрограмувати використання звукових i свiтлових сигналiв. Припустимо, що пiдсистема може керувати звуковою сигналiзацiею та двома свiтловими сигналiзацiями (одна - для проткання води, а шша - для можливого вогню, задимлення та протiкання газу). Приклад розроблено'' спрощено'1 структури тдсистеми ЗТА, з урахуванням роз-глянутих вище складових, зображено на рис. 1.
Блок прилад1в
Ключ перекривання газу —
Ключ перекривання води Протипожежна система ' Витяжка
Блок сигнал1зацп Звукова сигнал1защя
Св1тлова сигнал1защя (загроза вогню)
! ; л
Св1тлова сигнал1защя (прсткання води)
Рис. 1. Структура тдсистеми ЗТА ттелектуального будинку
Наведемо можливi сценарп роботи тдсистеми ЗТА, а саме:
• Якщо загорiвся вогонь на кухнi, то мае спрацювати давач вогню та давач диму. Тодi необхiдно перекрити газ, увiмкнути протипожежну систему та подати зву-ковi i свiтловi сигнали власнику будинку.
• Якщо вщбуваеться протiкання води в примщенш, то спрацьовуе вiдповiдний давач. Тодi треба перекрити воду та подати звуковий та свкловий сигнали власни-ку будинку.
242
Збiрник науково-технiчних праць
5.
технологи гaлyзi
243
• Якщо вiдбуваеться витiк газу, то спрацьовуе давач диму/газу. Тодi необхiдно пе-рекрити газ i ввiмкнути витяжку для зменшення концентрацй диму та газу, а та-кож увiмкнути звукову та свiтлову сигналiзацiю власнику будинку.
• Якщо вщбуваеться задимлення, то спрацьовуе давач диму/газу. Тодi треба перек-рити газ i ввiмкнути витяжку для зменшення концентрацй диму та газу i ввiмкну-ти звукову та свiтлову сигналiзацiю власнику будинку.
2. Розроблення моделi пiдсистеми запобiгання технiчним авар1ям ште-лектуального будинку на основi мережi Петрi. Для дослщження можливостей тдсистеми ЗТА, здатностi коректно виконувати поставлен завдання, розроблено 11 модель на основi кольорових мереж Петрi [7]. 1х використано для того, щоб роз-рiзняти сигнали вщ кожного iз здавачiв, а саме (для розроблювально'1 тдсистеми): червоний - сигнал вщ давача вогню, жовтий - сигнал вiд давача диму/газу, бла-китний - сигнал вщ давача протiкання води.
Розроблену модель на основi мереж Петрi можна умовно розбити на 4 час-тини, кожна з яких виконуе власнi функцн:
• блок давачiв, мiстить у собi давачi та переходи до блоку аналого-цифрового пе-ретворювача (АЦП);
• блок аналогово-цифрового перетворювача, який мiстить АЦП та переходу у цен-тральний процесор (ЦП). У блоцi реалiзовано послщовне опрацювання сигналiв вiд кожного iз давачiв;
• блок центрального процесора, який мютить ЦП та переходи до актюаторiв (викону-ючих пристрош). У блоцi реалiзовано послiдовне опрацювання даних вiд давачiв;
• блок актюаторiв, який мiстить усi актюатори зпдно iз структурою пiдсистеми ЗТА.
Побудована модель працюе згщно з алгоритмом, де присутш такi основш кроки. Отже, коли один iз давачiв зафiксував нега-тивнi змши у середовищi штелектуального будинку, то вш очкуе, коли АЦП буде вть-ним i тодi передае щ данi на опрацювання АЦП. Шсля цього цифровий сигнал вщ давача зберiгаеться в буферi доти, доки ЦП не буде втьним i тодi передае дат у ЦП, який виршуе зпдно iз розробленим сценарiем, що необхщно виконати з ними чи який керу-ючий сигнал видати на актюатори.
Наступний крок передбачае передачу опрацьованих даних до актюаторiв, яю е вибранi для усунення неполадок i безпосе-редньо надсилаються керуючi сигнали.
Внаслiдок дослiдження пiдсистеми ЗТА з використанням моделi на основi кольорових МП, було побудовано граф досяжносп станiв, який дае змогу оцiнити динам!ку роботи пiдсистеми та iншi вихiднi параметри (рис. 3) на системному рiв-нi автоматизованого проектування iнтелектуальних будинк1в.
Висновки. Розроблено структуру та алгоритм функцюнування тдсистеми запоб^ання технiчним авар1ям iнтелектуального будинку, яка використовуе мо-дульний принцип i дае змогу швидко та ефективно модифiкувати та вдосконалю-вати тдсистему. Побудовано модель пiдсистеми запобкання технiчним авар1ям
Рис. 3. Граф досяжностi статв роботи тдсистеми
244
Збiрник науково-техшчних праць
Науковий вкпик НДТУ Украши. - 2013. - Вип. 23.18
1Б, яка фунтуеться на теорц кольорових мереж neTpi i дае змогу дослщити динамку роботи пiдсистеми на системному ршш автоматизованого проектування 1Б.
Лiтература
1. Jiang L. Smart home research / L. Jiang, D.Y. Liu, B. Yang // Proceedings of the 2004 International Conference on Machine Learning and Cybernetics, Shanghai, China, August 2004. -Vol. 2. - Pp. 659-663.
2. Noury N. New trends in health smart homes / N. Noury, G. Virone, P. Barralon, J. Ye, V. Rialle, J. Demongeot // Proceedings of the 5th International Workshop on Enterprise Networking and Computing in Healthcare Industry (Healthcom '03), June 2003. - Pp. 118-127.
3. Helal S. The gator tech smart house: a programmable pervasive space / S. Helal, W. Mann, H. El-Zabadani, J. King, Y. Kaddoura, E. Jansen // Computer, 2005. - Vol. 38, no. 3. - Pp. 50-60.
4. Chan M. A review of smart homes-present state and future challenges / M. Chan, D. Esteve, C. Escriba, E. Campo // Computer Methods and Programs in Biomedicine. - 2008. - Vol. 91, no. 1. - Pp. 55-81.
5. Danny Briere, Hurley Smart Homes For Dummies, Third Edition. - 2011, John Wiley & Sons. - 432 p.
6. Mahmoud A. Al-Qutayri Smart Home Systems / A. Mahmoud. - 2010, Publisher: InTech. - 194 p.
7. Harper R. Inside the Smart Home / R. Harper. - 2003, London. Springer; Augus. - 275 p.
8. Niezabitowska E.: Budynek inteligentny - Tom I, II Potrzeby uzytkownika a standard budynku inteligentnego, Wyd. Politechniki Sl^skiej, Gliwice 2005. - 324 p.
9. Michel Diaz Petri Nets: Fundamental Models, Verification and Applications. - 2010, John Wiley & Sons. - 768 p.
10. James L. Peterson A Note on Colored Petri Nets, Information Processing Letters. - Vol. 11, Number 1, (August 1980). - Pp. 40-43.
11. Jensen K., Kristensen L.M., Coloured Petri Nets: modelling and validation of concurrent systems: 1st edition - 2009, Springer. - 395 p.
12. Mohamad H. Hassoun Fundamentals of Artificial Neural Networks. - 1995, MIT Press. - 511 p.
13. Rosenblatt F., The Perceptron: A Probabilistic Model for Information Storage and Organization in the Brain, Cornell Aeronautical Laboratory, Psychological Review. - Vol. 65, No. 6. - Pp. 386-408.
Теслюк В.М., Береговский В.В., Денисюк П.Ю., Теслюк Т.В. Разработка структуры и модели подсистемы предотвращения технических аварий для системы интеллектуального дома
Разработана структура подсистемы предотвращения технических аварий для системы интеллектуального дома с помощью нейроконтроллера. В процессе разработки построена модель подсистемы на основе цветных сетей Петри. Приведены результаты работы - граф достижимых маркировок и основные сценарии работы подсистемы предотвращения технических аварий.
Ключевые слова: сеть Петри, нейроконтроллер, интеллектуальный дом.
Teslyuk V.M., Beregovslyy V. V., Denysyuk P. Yu., Teslyuk T. V. Structure and model of an accident prevention subsystem for a smart home system
In the article we present the structure of an accident prevention subsystem for smart home system using neurocontroller. During the development we designed a model of the subsystem based on colour Petri nets. Also we present a reachability graph and description of the main scenarios of the accident prevention subsystem.
Keywords: Petri Nets, neurocontroller, smart home.
УДК330.101.8:519.86:621.314 Доц. Т.Н. Тиховская, канд. экон. наук -
Запорожский НТУ
ПРОБЛЕМЫ ПРИМЕНЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ФУНКЦИИ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ СИЛОВОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ
Выполнен краткий аналитический обзор эволюции производственной функции в работах отечественных и зарубежных авторов. Построены и проанализированы производственные функции для предприятий силовой электроники на базе данных о производственно-хозяйственной деятельности типичного предприятия силовой электроники, кото-
5. !нформацшш технологи галул
245
